(57)【要約】【課題】  音響機器等に使用されるＶＵメータ等の指示計器において、点接触の軸受け構造を使用せず、安定した軸受け構造とし、応答性の優れた電子回路で制御ができ、指針に発光機能も搭載できるアナログサーボ方式の指示計器を提供する。【解決手段】  可動マグネット１の回転軸２の上端部に指針３を駆動する指針駆動部１０が設けられ、可動マグネット１に近接して回転を検出する回転検出部４が設けられ、回転検出部４の出力により可動マグネット１の回転を制御する制御回路部２０が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、可動マグネット１の下端側の回転軸２の形状を径小なる段付き形状に形成され、段付きの段面２ａをフレーム５で回転可能に支承され、段付きの先端部２ｂがフレーム５に形成された軸受け孔５ｂに挿入され、可動マグネット１の上端部の回転軸２の先端がフレーム５の孔に挿入される構成とした。【選択図】  図１
2006017564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、
前記可動マグネットの下端側の回転軸の形状を径小なる段付き形状に形成され、前記段付きの段面をフレームで回転可能に支承され、前記段付きの先端部が前記フレームに形成された軸受け孔に挿入され、前記可動マグネットの上端部の回転軸の先端がフレームの孔に挿入されて支持されていることを特徴とするアナログサーボ方式の指示計器。
【請求項２】
可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、
前記指針駆動部は、前記回転軸に取り付けられ所定角度駆動される駆動アームと、前記駆動アームの先端部に軸支され駆動アームの駆動角度より大きい角度で駆動される指針と、から構成されていることを特徴とするアナログサーボ方式の指示計器。
【請求項３】
可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、
前記指針駆動部は、前記回転軸に取り付けられ所定角度駆動される駆動ギヤと、前記駆動ギヤの歯合し駆動アームの駆動角度より大きい角度で回転する指針ギヤに固定された指針と、から構成されていることを特徴とするアナログサーボ方式の指示計器。
【請求項４】
可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、
前記回転検出部は、ホールセンサを使用していることを特徴とするアナログサーボ方式の指示計器。
【請求項５】
可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、
前記制御回路部は、前記回転検出部からの角度信号を所定レベルまで増幅する差動増幅回路と、前記作動増幅回路から出力された角度信号を微分することによりスピード信号を得る微分回路と、前記作動増幅回路から出力された角度信号と前記微分回路からのスピード信号から前記可動マグネットを制御する制御電流に変換して出力するサーボ制御アンプと、が備えられ、
前記可動マグネットが、前記サーボ制御アンプに外部より入力されるレベル信号に応じた回転角度となるように前記制御電流を制御することを特徴とするアナログサーボ方式の指示計器。
【請求項６】
可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、
前記可動マグネットは、磁気シールドされていることを特徴とするアナログサーボ方式の指示計器。
【請求項７】
可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、
前記指針には発光ダイオードが取り付けられ、導光部材で形成された指針を照光することを特徴とするアナログサーボ方式の指示計器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響機器等に取り付けられ、信号レベルの観測用に使用されるＶＵメータ等の指示計器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にＶＵメータ等の指示計器は、放送や録音等を行うときに音量の測定や監視を行うために用いられる計器であり、ＶＵメータの規格であるＢＳＴ規格を満足させるため、特開平７−２２９９２５号公報に示すように、高感度のメータを必要としていた。
【０００３】
そのため、この種の指示計器には、実開平１−１１８３１４号公報に示すように、可動コイルを使用するのが一般的であり、可動コイルが発生する磁力とマグネット磁力のバランスのとれる位置（振れ角）を支持する方式であった。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２２９９２５号公報
【特許文献２】実開平１−１１８３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術おいては、指針の動きを極めて良くする必要があり、指針を軽い材質とし、指針を取り付けている回転軸の下端側は、点接触の構造にせざるを得なかった。そのため、指針に重量増加となる発光素子等を取り付けたり、発光機能を搭載することは、非常に困難であった。
【０００６】
また、指針を照光させる場合には、複雑な照光回路を形成しなければならないため、構造が複雑化し、製品がコスト高になっていた。
【０００７】
さらに、指針は点接触により微妙なバランスをとっているので、僅かな摩擦や戻しばねの特性、或いは、磁気回路の影響を受け易く、これらのバランスをとって調整することは、熟練を必要とする作業であった。
【０００８】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑み創出されたもので、音響機器等に使用されるＶＵメータ等の指示計器において、点接触の軸受け構造を使用せず、安定した軸受け構造とし、応答性の優れた電子回路で制御ができ、指針に発光機能も搭載できるアナログサーボ方式の指示計器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、前記可動マグネットの下端側の回転軸の形状を径小なる段付き形状に形成され、前記段付きの段面をフレームで回転可能に支承され、前記段付きの先端部が前記フレームに形成された軸受け孔に挿入され、前記可動マグネットの上端部の回転軸の先端がフレームの孔に挿入されて支持されていることで、上述した課題を解決した。
【００１０】
また、可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、前記指針駆動部は、前記回転軸に取り付けられ所定角度駆動される駆動アームと、前記駆動アームの先端部に軸支され駆動アームの駆動角度より大きい角度で駆動される指針と、から構成されていることで、同じく上述した課題を解決した。
【００１１】
さらに、可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、前記指針駆動部は、前記回転軸に取り付けられ所定角度駆動される駆動ギヤと、前記駆動ギヤの歯合し駆動アームの駆動角度より大きい角度で回転する指針ギヤに固定された指針と、から構成されていることで、同じく上述した課題を解決した。
【００１２】
また、可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、前記回転検出部は、ホールセンサを使用していることで、同じく上述した課題を解決した。
【００１３】
加えて、可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、前記制御回路部は、前記回転検出部からの角度信号を所定レベルまで増幅する差動増幅回路と、前記作動増幅回路から出力された角度信号を微分することによりスピード信号を得る微分回路と、前記作動増幅回路から出力された角度信号と前記微分回路からのスピード信号から前記可動マグネットを制御する制御電流に変換して出力するサーボ制御アンプと、が備えられ、前記可動マグネットが、前記サーボ制御アンプに外部より入力されるレベル信号に応じた回転角度となるように前記制御電流を制御することで、同じく上述した課題を解決した。
【００１４】
また、可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、前記可動マグネットは、磁気シールドされていることで、同じく上述した課題を解決した。
【００１５】
さらに、可動マグネットと、前記可動マグネットの回転軸の上端部に指針を駆動する指針駆動部が設けられ、前記可動マグネットに近接して回転を検出する回転検出部が設けられ、前記回転検出部の出力により可動マグネットの回転を制御する制御回路部が設けられたアナログサーボ方式の指示計器において、前記指針には発光ダイオードが取り付けられ、導光部材で形成された指針を照光することで、同じく上述した課題を解決した。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように構成されたアナログサーボ方式の指示計器は、軸受け構造を不安定な点接触ではなく安定した面接触の構造にしたので、機械的に安定し、強度が向上する。しかも、アナログサーボ方式の制御回路部の制御により、姿勢差による指針のバランスずれをリアルタイムに補正することができるので、正確な表示を行うことが可能となる。
【００１７】
また、本発明のアナログサーボ方式の指示計器は、ホールセンサを使用していることにより、可動マグネットの回転位置を正確に検出し、このホールセンサから回転位置信号を微分することにより迅速に制御回路部で制御が可能となる。そのため、検出コイル等を使用するよりもスピード制御が可能となり、これらのメータに発生しがちなオーバーシュートの問題を解決することができる。
【００１８】
さらに、本発明のアナログサーボ方式の指示計器は、制御回路部において、電子的なスピード制御を行っているので、振動等による指針のブレをきめ細くリアルタイムに補正でき、振動に強い指示計器にすることができる。さらに、駆動系の設計変更なしで簡単にスピードの変更ができ、異なる周波数特性のメータを一つのユニットで実現できるものである。
【００１９】
また、本発明のアナログサーボ方式の指示計器は、可動マグネットの構造を採用し、可動コイルタイプに比べて構造がシンプルであり、振動や衝撃に対して強いので、車載用メータ等にも使用することができる。そして、戻しばねの代わりに超小型のマグネットを使用することもできるので、構造が簡単で、製品のローコスト化を実現できる。さらに、戻しトルク用のマグネットを逆向きに取り付けるだけで、メータの振れを逆特性にできるので、簡単に様々なメータに使用できるものである。
【００２０】
加えて、本発明のアナログサーボ方式の指示計器は、３６０°磁気シールド構造を採用しており、内部の磁気が外部に漏洩することがなくなるので、強い磁気回路を実現することができ、マグネットを小型化することができる。そのため、レスポンスに優れ、製品の耐振動性や衝撃性能を向上できる。
【００２１】
また、本発明のアナログサーボ方式の指示計器は、指針に発光素子が取り付けられ、指針が導光部材で形成されているので、発光素子の点灯時には指針全体が発光し、夜間や暗所において指針をハッキリと認識することができる。そのため、表示板の照明と合わせ、車載用のメータとして使用可能となる。
【００２２】
この他、本発明のアナログサーボ方式の指示計器は、回転軸の上部に指針に振れ角を拡大する指針駆動部が設けられているので、可動マグネットによる回転角度が小さくても、指針の振れ角は大きくなり、３６０°回転させることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明に係るアナログサーボ方式の指示計器を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は本発明に係るアナログサーボ方式の指示計器の構造を示す断面図、図２は図１のアナログサーボ方式の指示計器のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のアナログサーボ方式の指示計器の軸受け構造を示す要部拡大の断面図、図４は図１のアナログサーボ方式の指示計器の指針駆動部の実施例を示す平面図、図５は図１のアナログサーボ方式の指示計器の指針駆動部の実施例を示す平面図、図６は図１のアナログサーボ方式の指示計器の制御回路部を示すブロック構成図、図７は図６の制御回路部による制御を示すグラフである。
【００２５】
本発明のアナログサーボ方式の指示計器は、図１に示すように、可動マグネット１と、この可動マグネット１の回転軸２の上部に指針３を駆動する指針駆動部１０が設けられ、この可動マグネット１に近接して回転を検出する回転検出部４であるホールセンサが設けられ、この回転検出部４の出力により可動マグネット１の回転を制御する制御回路部２０（図６）が設けられている。
【００２６】
また、このアナログサーボ方式の指示計器は、図２に示すように、中心部の可動マグネット１を半周取り囲むように合成樹脂製のフレーム５が配置され、このフレーム５の外側より中心部を取り囲むように固定コイル６が配設されている。さらに、この固定コイル６と直角方向にホールセンサ（４）が配設され、このホールセンサ（４）の対面側に戻しトルク用のマグネット７が配置されている。そして、これらの構成部材の全てを包み込むようにヨーク材により形成された磁気シールド８が配置されており、外部に磁気が漏洩しないように構成されている。
【００２７】
さらに、このフレーム５は回転軸２の軸受けとなっており、図３に示すように、可動マグネット１の下端側に回転軸２の先端の形状を径小なる段付き形状に形成し、前記段付きの段面２ａをフレーム５の受け面５ａで回転可能に支承され、段付きの先端部２ｂがフレーム５に形成された軸受け孔５ｂに挿入され、可動マグネット１の上端部の回転軸２の先端がフレーム５の孔に挿入されて支持されている。
【００２８】
このような軸受け構造により、アナログサーボ方式の指示計器は、不安定な点接触ではなく安定した面接触の構造となり、機械的に安定し、強度が向上する。しかも、後述する制御回路部２０の制御により、姿勢差による指針のバランスずれをリアルタイムに補正することができるので、正確な表示を行うことが可能となる。そして、軸受け構造と制御回路部２０の制御により、後述するように、指針３に発光ダイオード等を取り付けて重量が増加しても、安定的で素早い動作が可能になるものである。
【００２９】
また、可動マグネット１の回転軸２の上部に設けられた指針駆動部１０は、図１・図４に示すように、回転軸２に取り付けられて所定角度駆動される駆動アーム１１と、駆動アーム１１の先端部に取り付けられた駆動ピン１２とから構成されている。この駆動ピン１２に、指針３に形成された長孔１３が遊嵌されることにより、駆動アーム１１の駆動角度より大きい角度で指針３が動作されるようになっている。そのため、指針３はフレーム５に固定された指針カバー９に固定される支軸ピン２５により軸支されるものである。即ち、この指針駆動部１０の働きにより、図４に示すように、駆動アーム１１の駆動角度Ａ（６０度）に対して、指針３の動作角度は、駆動角度Ａよりも大きい駆動角度Ｂ（９０度）の動作ができるものである。
【００３０】
さらに、図５に示す指針駆動部１５は、回転軸２に取り付けられて所定角度駆動される駆動ギヤ１６と、この駆動ギヤ１６と歯合し、駆動ギヤ１６の駆動角度よりも大きい角度で回転する指針ギヤ１７に固定された指針１８と、から構成されている。この指針１８の振れ角度は、指針ギヤ１７と駆動ギヤ１６の径に反比例するので、例えば、指針ギヤ１７と駆動ギヤ１６の径の比を２：１にすれば、振れ角度が２倍になる。そして、この比を変えることにより、振れ角度を任意に変更できるものである。
【００３１】
また、可動マグネット１の動作を制御する制御回路部２０は、図６に示すように、回転検出部４であるホールセンサから出力された角度信号を所定レベルまで増幅する差動増幅回路２１と、この回転検出部４から出力された角度信号を微分することによりスピード信号を得る微分回路２２と、差動増幅回路２１から出力された角度信号と微分回路２２からのスピード信号から可動マグネット１を制御する制御電流を駆動コイル２４に出力するサーボ制御アンプ２３と、を備えている。
【００３２】
このように構成された制御回路部２０は、外部から入力されるレベル信号（電圧）＝位置（角度）信号となるようにサーボ制御アンプ２３が機能するものであり、このサーボ制御アンプ２３からの制御電流を増やすと可動マグネット１は指針３がフルスケールの方向に回転し、制御電流を減らすと可動マグネット１は指針３が０レベルの方向に回転するものである。入力の状態が変化してこの状態が崩れると、サーボ制御アンプ２３が機能して、上記の条件を満たすように駆動コイル２４に流れる制御電流を制御するものである。
【００３３】
即ち、駆動コイル２４に流れる電流が変化して可動マグネット１が回転すると、ホールセンサ（４）の出力が可動マグネット１の角度に合わせて変化する。このホールセンサ（４）の出力は、サーボ制御アンプ２３に入力できるように差動増幅回路２１によりオフセットゲインが与えられる。この差動増幅回路２１の出力は、位置（角度）信号としてサーボ制御アンプ２３にフィードバックするものである。
【００３４】
また、差動増幅回路２１の出力である位置（角度）信号は、微分回路２２で微分され、可動マグネット１の回転スピードを表す速度信号に変換される。この速度信号もサーボ制御アンプ２３にフィードバックされ、可動マグネット１のスピード制御に用いられる。このスピード制御は、フィードバック制御なので、レベル信号と位置（角度）信号の偏差が大きいと早いスピードで動作し、レベル信号と位置（角度）信号の偏差が小さいと遅いスピードで動作し、オーバーシュートを解決するような制御を行う。
【００３５】
上述のような制御回路部２０による制御は、図７に示すように、ホールセンサ（４）からの出力とメータの振れ角（可動マグネット１の回転角度）が、予め計算された理想特性となるように、サーボ制御アンプ２３から駆動コイル２４に制御電流を出力して可動マグネット１の回転を制御するものである。さらに、姿勢が変わったり、振動や衝撃が加わり可動マグネット１や指針３が動こうとすると、素早くホールセンサ（４）が感知して制御動作を行うものである。この制御は僅かな変化も検出し、目に見える変化を起こす前に制御を完了する。従って、姿勢が変わったり、振動・衝撃を加えても、見た目には一定の位置を保持できるものである。
【００３６】
また、この可動マグネットは、図１に示すように、全周をヨーク材料の磁気シールド８で囲われている。このため、可動マグネット１の磁気は外部に漏洩することがなく、優れた磁気回路を構成することができる。さらに、マグネット材料も焼結マグネットを使用しているので、磁気回路を強くすることができ、可動マグネット１の小型化を実現することができ、レスポンスに優れ、製品の耐振動性・耐衝撃性を向上できるものである。
【００３７】
加えて、本発明においては、指針３を極端に軽くする必要がないので、従来の可動コイルでは実施が困難であった発光ダイオードの取り付けを、指針３に直接行うことができる。そのため、単純な構造で指針３を照光させることができる。また、夜間や暗所において指針３をハッキリと認識することができ、表示板１４の照明と合わせ、車載用のメータとして使用可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、正確な表示を迅速に行う指示計器として、種々の機構のものに広く使用することが可能である。すなわち、可動マグネットの構造を採用し、可動コイルタイプに比べて構造がシンプルであり、振動や衝撃に対して強いので、航空機用のメータ等にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明に係るアナログサーボ方式の指示計器の構造を示す断面図である。
【図２】図２は、図１のアナログサーボ方式の指示計器のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図３は、図１のアナログサーボ方式の指示計器の軸受け構造を示す要部拡大の断面図である。
【図４】図４は、図１のアナログサーボ方式の指示計器の指針駆動部の実施例を示す平面図である。
【図５】図５は、図１のアナログサーボ方式の指示計器の指針駆動部の実施例を示す平面図である。
【図６】図６は、図１のアナログサーボ方式の指示計器の制御回路部を示すブロック構成図である。
【図７】図７は、図６の制御回路部による制御を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１      可動マグネット
２      回転軸
２ａ    段面
２ｂ    先端部
３      指針
４      回転検出部（ホールセンサ）
５      フレーム
５ａ    受け面
５ｂ    軸受け孔
６      固定コイル
７      マグネット
８      磁気シールド
９      指針カバー
１０      指針駆動部
１１      駆動アーム
１２      駆動ピン
１３      長孔
１４      表示板
１５      指針駆動部
１６      駆動ギヤ
１７      指針ギヤ
１８      指針
２０      制御回路部
２１      差動増幅回路
２２      微分回路
２３      サーボ制御アンプ
２４      駆動コイル
２５      支軸ピン
【図１】
2006017564.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006017564.tif 000006
【図５】
2006017564.tif 000007
【図６】
2006017564.tif 000008
【図７】
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